臂丛神经损伤的电生理特征及比较分析

《Contemporary Neurosurgery》：Electrophysiological Profile and Comparative Analysis in Brachial Plexus Injuries

　　

背景与目标：臂丛神经病（BPs）是一类致残性的周围神经疾病，会导致严重的运动与感觉功能障碍。创伤性臂丛神经病是最常见的病因，通常发生于高能量损伤之后，而非创伤性病因则包括炎症及其他病因。尽管影像学检查能够提供解剖学细节，但肌电图诊断——神经传导速度研究（NCS）和针电极肌电图（EMG）——仍然是功能评估的核心手段。

方法：我们对2017年至2022年间在一家三级电生理实验室接受臂丛神经病评估的患者进行了一项回顾性观察研究。纳入标准为症状持续时间≥1个月且NCS和EMG数据集完整的患者。分析这些数据集以确定病变定位，包括干、束、前股（APR）以及节前受累。比较了创伤性与非创伤性病因之间的电生理模式。

结果：共纳入78例患者（男性69例；平均年龄31.7岁）；其中70例（89.7%）为创伤性，8例（10.3%）为非创伤性臂丛神经病。全丛型病变是最常见的定位（73.1%），其次是上干受累。所有患者EMG均异常，并且EMG在NCS基础上提供了额外的诊断信息，在2.6%的NCS正常患者中识别出丛受累，并在另外6–9%的患者中检测到前股或节前受累。节前及神经根撕裂模式仅见于创伤性病例（8.9%）。除创伤性臂丛神经病中独有的前股和神经根受累的近端病变外，各病因之间的电生理模式存在显著重叠。

结论：全丛型病变和上干受累在臂丛神经病中占主导地位。EMG提供了超越NCS本身的关键信息，尤其对于识别近端及节前病变，仍然是准确定位不可或缺的手段。

引言

臂丛是一个高度有序且解剖复杂的周围神经网络，主要源自C5–T1脊髓根的前支，为肩带、上肢及手部提供运动与感觉支配。[1,2] 因此，臂丛神经病（BPs）可导致严重的无力、感觉障碍及神经病理性疼痛，引起显著的功能损害和生活质量下降。[2]

创伤性臂丛神经病是最常见的病因，通常继发于道路交通事故、高处坠落或穿透性创伤等高能量机制，产生的病变范围从局灶性轴索损伤到完全神经根撕裂。[3] 非创伤性臂丛神经病虽然较少见，但包含一组异质性的病因，如压迫性、炎症性、肿瘤性、术后及特发性病因，其致残程度可能同样严重。[2,4]

尽管临床检查仍是基础，但臂丛病变的准确定位与性质判定在很大程度上依赖于电生理评估。神经传导速度研究（NCS）和针电极肌电图（EMG）对于界定病变水平、严重程度、慢性程度及潜在病理生理机制仍然不可或缺，从而指导预后判断和治疗决策。[5] 影像检查，尤其是磁共振神经成像，可提供互补的解剖学信息，但电生理检查在功能评估中依然处于核心地位。[4,6]

然而，臂丛神经病电生理模式的系统性分析仍然有限。近期关于创伤性丛病变的多中心研究已确定了创伤性神经病中预后不良的电生理预测因子，例如感觉神经动作电位缺失和广泛的肌束颤动电位。[7] 然而，大多数研究往往受限于样本量小、队列异质性或仅关注特定损伤亚型，鲜有研究提供整合的NCS–EMG分析或创伤性与非创伤性病因之间的直接比较。

在此背景下，本研究旨在对大量臂丛神经病患者的电生理异常进行全面表征，系统描述NCS和EMG模式，界定病变定位，比较创伤性与非创伤性亚组，并阐明NCS与EMG的互补诊断贡献。

方法

本回顾性观察研究通过查阅2017年至2022年间转诊至电生理实验室的六年内患者电子病历进行。纳入标准要求转诊诊断为臂丛神经病并明确病因、症状持续至少1个月，以及包括NCS和针电极EMG在内的完整数据集。排除标准包括转诊诊断为其他疾病者、研究期间重复检查者以及电生理数据不完整或技术上不合格者。本研究经机构伦理委员会批准，由于本研究为回顾性研究，该委员会豁免了参与者的知情同意。

所有检查均由一名经认证的临床神经生理学家（SK）采用标准化方案，在现代设备上对所有患者进行。感觉神经传导速度评估了正中神经（第2或第3指）、尺神经（第5指）、浅桡神经（鼻烟窝）、内侧前臂皮神经和外侧前臂皮神经，视情况采用顺向或逆向技术。电生理测试使用计算机化肌电图系统（Nihon Kohden Neuropack X1 MEB 2300）进行，采用适当的滤波设置（感觉：20 Hz–2 kHz；运动：2 Hz–10 kHz）和扫描速度（1 ms/格）以及适当的增益调节以确保波形最佳显示。针电极EMG记录在静息、最小自主收缩及最大用力时进行。整个研究过程中确保温度控制。运动神经传导速度评估了正中神经（拇短展肌）、尺神经（小指展肌）、桡神经（示指伸肌或前臂伸肌）、肌皮神经（肱二头肌）和腋神经（三角肌），并在相关情况下包括F波。针电极EMG在一系列肌肉中进行，包括肱三头肌、指伸肌、第一背侧骨间肌、拇短展肌、冈下肌、冈上肌、大菱形肌、前锯肌、三角肌、肱二头肌、指浅屈肌和颈旁肌（C5–C8水平），并根据临床表现和转诊详情进行调整以优化病变定位。

关键参数包括感觉神经传导研究的感觉神经动作电位（SNAP）幅度，以及运动传导研究的复合肌肉动作电位（CMAP）幅度、远端潜伏期和传导速度。常规进行双侧对比，异常定义为与未受累侧相比幅度下降>50%或潜伏期延长>20%（当双侧受累无法对比时，参照实验室正常值）。SNAP和CMAP分为正常、减低、缺失或伴远端潜伏期延长、传导速度减慢或传导阻滞（近端到远端幅度下降>50%）。存在≥1+纤颤电位或正锐波（静息状态下）时，EMG结果判定为异常，无论是否伴有神经源性运动单位动作电位（幅度大、时限长、多相）及募集减少模式。

病变定位通过整合NCS和EMG异常确定，依据既定的电诊断标准，将受累分类为上干（C5–C6）、中干（C7）、下干（C8–T1）、外侧束、后束、内侧束或节前（神经根撕裂）模式。[8-10] 单个肌肉异常的发生频率以在总研究队列中该肌肉表现异常的患者百分比表示。

数据收集

编制了一张电子表格，用于从结构化转诊表中提取所有必要信息。我们收集了人口统计数据（年龄、性别）以及臂丛神经病的病因（创伤性 vs. 非创伤性）。审阅了感觉和运动研究的全部细节，包括波形和采样肌肉记录的EMG数据。电生理数据由两名经认证专家（SK和DM）独立分析，任何差异均通过讨论达成一致。任何无法就诊断达成一致意见的病例均被排除。电诊断讨论后的诊断被记录下来。

统计分析

输入电子表格的数据使用社会科学研究统计软件包（SPSS）22版进行分析。年龄以均数±标准差表示。分类变量以频率和百分比表示。卡方检验或独立样本t检验用于比较不同患者亚组之间（创伤性 vs. 非创伤性病因）。鉴于非创伤性病例数量少且统计学效力有限，比较主要作为探索性研究。

结果

在转诊至电生理实验室的2858例患者中，78例患者（男:女 = 69:9）同时接受了NCS和EMG并被纳入本研究【图1】。就诊时的平均年龄为31.7 ± 13.8岁（范围5–74岁），其中6例（7.7%）<18岁。总体而言，70例（89.7%）患者为创伤性病因，8例（10.3%）患者为非创伤性病因，其中冠状动脉搭桥术后2例（2.6%）、带状疱疹感染1例（1.3%）、肺部手术后1例（1.3%），4例（5.1%）为特发性。共47例（60.3%）患者表现为右侧异常，其余31例（39.7%）为左侧臂丛神经损伤。无双侧臂丛神经损伤者。

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图1

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显示臂丛神经病患者筛选流程的流程图

在这78例患者中，根据神经传导速度研究，确诊的全丛型病变为46例（58.9%），其次为上干伴内侧束9例（11.5%）以及上干伴后束受累5例（6.4%）。2例（2.6%）患者NCS正常。

在采用的臂丛EMG方案中，单个肌肉中三角肌（78.2%）、肱三头肌（71.8%）、指伸肌（71.8%）、肱二头肌（69.2%）、第一背侧骨间肌（64.1%）、冈下肌（61.5%）、指浅屈肌（60.3%）、拇短展肌（56.4%）、冈上肌（56.4%）、前锯肌（46.1%）和大菱形肌（41%）出现异常。较少受累的肌肉为肱桡肌（11.6%）、斜方肌（11.6%）、旋前圆肌（3.8%）和颈旁肌（2.6%）。无患者所有采样肌肉的EMG均正常。

基于电神经肌电图（ENMG）的综合诊断，57例（73.1%）患者表现为全丛型病变，其中28例（35.9%）患者额外具有C5–C6前股受累特征，2例（2.6%）具有C5、C6神经根受累特征。7例（8.9%）患者表现为孤立性神经根受累，其中3例（3.8%）具有整个C5至T1神经根撕裂特征，其余4例（5.1%）为部分受累；然而，所有7例（8.9%）患者均具有C5神经根撕裂特征。NCS显示17例患者（21.8%）有干水平受累，而ENMG显示8例（10.3%）。总体而言，上干受累，无论是孤立性还是与内侧束及后束组合，均表现为常见。2例（2.6%）患者在NCS中表现为孤立性下干受累，而ENMG中无此表现。EMG显示5例（6.4%）患者存在相关C5–C6前股受累，而仅凭NCS无法识别；NCS被标记为正常的2例（2.6%）患者在同时考虑EMG时具有臂丛神经损伤特征。详细信息见表1和图2。

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表1

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使用电神经肌电图和神经传导速度研究定位臂丛病变

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图2

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柱状图显示使用电神经肌电图和神经传导速度研究定位的常见臂丛病变位置。APR：前股，EMG：肌电图

我们比较了两种病因之间的年龄、性别、受累侧及ENMG结果，仅在ENMG结果中发现统计学显著差异（P = 0.024，卡方检验）【表2】。然而，由于非创伤性病例数量少，解读受到限制。

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表2

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创伤性与非创伤性组之间的人口统计学和电生理特征比较

全丛型病变在两组中均为最常见的诊断；然而，C5–C6前股和神经根受累仅在创伤性病因组中出现。创伤性组中常见上干受累伴其他相关病变（10%），仅在1例患者中观察到孤立性中干和下干受累【表2】。

讨论

在本大型单中心电诊断系列研究中，我们全面表征了以创伤性患者为主的队列中臂丛神经病的电生理谱，并证明了NCS和针电极EMG不可或缺且互补的诊断贡献。我们的发现证实，无论创伤性还是非创伤性病因，全丛型病变和上干受累——无论是孤立性还是与其他丛结构组合——均代表最常见的损伤模式。重要的是，EMG与NCS的整合显著改善了病变定位，尤其是对于前股和节前受累，凸显了仅依赖NCS的局限性。EMG数据的加入导致了前股的定位，而节前定位在相当比例的创伤性病因患者中被发现。这强调了EMG在臂丛神经病评估中不可或缺的作用。

评估臂丛神经病电生理模式的研究非常有限，且大多局限于来自印度的两项大型研究。[11,12] 一项关于111例接受电诊断评估的创伤性臂丛神经病患者的回顾性系列研究显示，最常见的定位是上干受累，其次是全丛型病变。[11] 我们的研究结果与上述研究相似，而来自印度的另一项研究中，在创伤性和非创伤性病因均有的38例患者队列中，特发性/非创伤性组中近58%的患者有上干受累。[12]

臂丛的解剖结构和所受损伤的生物力学解释了创伤性臂丛神经病中的模式。

臂丛神经在近端（脊髓）和远端（手臂）相对固定，对创伤中过度纵向张力的耐受性有限，可导致从神经传导阻滞到完全撕脱的一系列损伤。[1]最常见的机制是手臂向下牵拉，同时强行扩大肩-颈角，牵拉上根和干（主要为C5-C6，±C7），导致上丛病变。相反，强行向上牵拉会扩大肩肱角或颈腋角，撕脱下根（C8-T1）。在最暴力的、高能量创伤中，多方向或极端力量可产生全丛病变，累及所有水平，也解释了节前/根部撕脱的高发病率。[13]右侧优势性的压倒性优势很可能源于右利手，即反射性地，优势臂本能地伸出以缓冲跌倒或吸收冲击，从而导致右侧臂丛承受更大的牵拉力。需要注意的是，在提到"根部病变"时，在电生理和解剖学上存在区别。臂丛的"根"在解剖学上是C5-T1脊神经的前根（APR）。在更传统的外科术语中，这指的是真正的脊髓根（节前腹/背根）和混合性脊神经，这强调了结合神经传导速度和肌电图进行准确定位的必要性。两名临床上疑似但NCS正常而EMG异常的患者进一步强调了这一点。NCS在早期或部分轴突病变中敏感性不足，此时振幅仍高于诊断阈值，而EMG可更早识别失神经支配。此外，颈旁肌失神经支配虽然不常见，但对更近端的节前损伤仍具有较高的特异性，应提示进行针对性影像学和神经外科会诊。本研究的一个关键发现是EMG带来的增量诊断产出。在一小部分但临床有意义的患者中，尽管NCS正常，EMG仍识别出了臂丛受累，反映了NCS在早期、部分或主要为轴突病变中敏感性有限，此时复合动作电位振幅可能仍处于实验室阈值范围内。此外，EMG独特地能够识别APR和节前受累，证据是在存在失神经支配的情况下感觉神经动作电位得以保留，以及在部分病例中存在颈旁肌受累。这些发现强化了EMG在臂丛电诊断评估中不仅仅是补充性的，而往往是决定性的这一概念。[14,15]尽管创伤性和非创伤性丛病在病因上有所不同，但我们观察到一旦发生显著的轴突丢失，电生理模式存在大量重叠。除创伤性病例中特有的APR和节前受累外，两组之间未见一致的电生理差异。然而，样本量较小，不足以推广，需要大规模前瞻性研究来识别募集模式或传导阻滞模式中的细微差异。这一观察在机制上是合理的，因为非创伤性丛病中的炎症、压迫或术后过程也可能通过丛连续性和/或多灶性影响，最终产生与创伤性病变在电神经肌图（ENMG）上无法区分的轴突损伤汇聚模式。仅有八名非创伤性患者，统计功效不足以检测差异；然而，可以推断一旦轴突丢失超过阈值，电生理特征趋于同质化，无论致病因素如何。尽管本研究受益于由持证电生理专家精心进行的NCS和EMG，由两名持证专家独立审阅ENMG数据，以及相对较大的数据集，但有若干局限性值得考虑。臂丛MRI的可用性，以及适用情况下的外科对照，将显著增强解剖定位并提供有价值的放射-电生理一致性。创伤性臂丛的过度代表提示存在转诊偏倚，非创伤性病例数量相对较少限制了结论的推广性。此外，由于回顾性设计，除道路交通事故外，关于确切受伤机制和相关骨骼创伤的详细信息无法获得，从而无法进行有意义的生物力学相关性分析。由于实验室的三级性质，也可能存在转诊偏倚，这可能使本队列中高估了严重或复杂病例的比例。最后，缺乏连续ENMG评估限制了对神经损伤和恢复时间演变的见解。未来的前瞻性研究应纳入多模态影像、外科对照、详细的损伤生物力学以及纵向电生理随访，以解决这些局限性并进一步阐明损伤和恢复机制。结论本研究强化了全面电诊断评估在臂丛病中的核心作用，并证明了EMG能够提供超越单独NCS的关键诊断信息，特别是对于识别近端和节前病变。NCS和EMG的系统整合对于准确定位病变、获得机制性见解以及在创伤性和非创伤性臂丛病中做出知情临床决策仍然至关重要。作者贡献GVH：概念构思；数据管理；方法论；调查研究；撰写初稿；审阅与编辑。DM：数据管理；形式分析；方法论；可视化；撰写初稿；审阅与编辑。SK：概念构思；形式分析；监督；撰写初稿；审阅与编辑。财政支持与赞助无。利益冲突无利益冲突。数据可用性声明支持本研究结果的资料可在合理要求下从通讯作者处获取。